[發明專利]一種處理廢舊聚烯烴塑料的方法

有效

• 申請號: 201310139683.4
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103232031A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 張俊豪;萬盛;閆博
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y30/00;B09B3/00;C21B15/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種催化分解技術制備鐵/碳納米管復合材料的方法,屬于廢舊聚烯烴塑料處理技術領域。

背景技術

聚烯烴塑料具有質量輕、強度高、耐熱性好、價格低等優點，所以在日常生活中具有不可取代的作用，且消耗量巨大。但其大量使用帶來了數量巨大的廢舊塑料，對環境造成嚴重污染，從而影響人們的生活。因此，如何有效處理聚烯烴塑料廢棄物是一個研究熱點。由于聚烯烴塑料不能生物降解,所以掩埋處理是無效的。雖然焚化可將廢舊塑料作為熱源，但使用率太低,未能有效利用。人們希望將廢舊塑料轉化為更有價值的材料。現有的對廢舊塑料進行加工再利用涉及到大量的收集、運輸、分離和回收設備,加工過程包括致密、研磨、粉碎、混合，過程復雜，而且不能獲得優質產品的均勻材料。

因此,人們正在尋找一種成熟的廢舊塑料處理工藝,將廢舊塑料分解為低分子量的產物或者具有重要應用前景的固體碳材料,例如碳納米管、碳微球以及碳的復合材料，爭取最大利潤的同時將對環境的影響降低到最低。例如，熱裂解法能將廢舊塑料分解為低分子量的材料[J.Anal.Appl.Pyrolysis?81,7(2008)；Waste?Manag.29,2625(2009).]；然而，所得產物是不同分子量化合物的混合物，并且反應溫度高于600℃，甚至高達到900℃，能耗高[J.Anal.Appl.Pyrolysis?86,260(2009)；Fuel?Process?Technol.91,277(2010).]。Kartel等人報道,在硫酸存在條件下,采用熱處理和蒸汽活化技術可將廢舊塑料降解成比表面積為1030m²/g的活性碳[Carbon?44,1019(2006).]，然而,產率只有22%。最近,一些研究者,采用無溶劑一步法將廢舊塑料（如：聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚苯乙烯）轉化為碳材料（碳球和碳納米管）[Green?Chem.11,448(2009);Ind.Eng.Chem.Res.48,1484(2009);J.Environ.Monit.12,455(2010);Environ.Sci.Technol.44,4753(2010).],這種方法有效而且可以規模化,但是反應溫度較高。

目前將廢舊塑料轉化為磁性功能化的碳基復合材料的報道較少,特別是鐵/碳復合材料。

發明內容

針對現有技術處理廢棄塑料存在的處理溫度高、產物不能充分利用、二次污染的問題，本發明提出一種在密閉體系中催化分解處理廢舊聚烯烴塑料的方法，具有分解效率高、產率高、分解產物應用價值大的特點。

本發明的技術方案為：

一種處理廢舊聚烯烴塑料的方法，是將廢舊聚丙烯、二茂鐵和疊氮化鈉加入高壓釜中，溫度升至580～620℃，反應8～24小時，產物用乙醇和水依次洗滌，離心和干燥，即獲得海綿狀鐵/碳納米管復合材料。

廢舊聚丙烯、二茂鐵和疊氮化鈉按質量比1:1:0.25～10,；

廢舊聚丙烯、二茂鐵和疊氮化鈉的質量比較佳為1:1:0.25～5,因為在該范圍內,廢舊聚丙烯的成碳轉化率為90%以上,其中海綿狀鐵/碳納米管復合材料的生成率為60%以上;

廢舊聚丙烯、二茂鐵和疊氮化鈉的質量比更佳為1:1:0.5～2.5,因為在該范圍內,廢舊聚丙烯的成碳轉化率為94%以上,其中海綿狀鐵/碳納米管復合材料的生成率為80%以上;

反應原理如下：

NaN₃→Na+N₂????????????????(1)

Fe(C₅H₅)₂→Fe+10C+5H₂??????(2)

PP+Fe→C+H₂+Fe????????????(3)

1.本發明采用催化分解技術,在密閉系統中,在疊氮化鈉的調控下,將廢舊聚烯烴塑料基本全部轉化為海綿狀的鐵/碳納米管復合材料,反應溫度較現有技術低，反應過程簡單易控，所得產物具有磁性、形貌好、無污染、產率為90%以上。

2.本發明的方法獲得的海綿狀鐵/碳納米管復合材料，碳納米管長度約為3.5μm，直徑約為30納米，鐵納米顆粒的大小約為44納米。

附圖說明

圖1是實施例1制備的海綿狀鐵/碳納米管復合材料的X射線粉末衍射譜圖。

圖2是實施例1制備的海綿狀鐵/碳納米管復合材料的拉曼譜圖。